Wiodące ośrodki naukowe na świecie pracują intensywnie nad zapewnieniem komunikacji kwantowej na dalekie odległości, które wykorzystują tzw. maksymalnie splątane stany kwantowe.
Praca stanowi część badań realizowanych w ramach dwóch grantów naukowych: NCN Maestro (nr umowy: UMO-2011/02/A/ST2/00305) i ERC AdG 7PR Qolaps (nr grantu: 291348).
Dotąd znany jest tylko jeden sposób takiej komunikacji, który radzi sobie ze specyficznymi zakłóceniami, ale który jest trudno wykonać i nie został jeszcze zrealizowany w praktyce. Sposób ten wykorzystuje pośredników: nadawca (tradycyjnie Alicja) komunikuje się z pośrednikiem (Cezary) a pośrednik komunikuje się z odbiorcą (Bogdanem). W ramach tego rozwiązania, Cezary pomaga Alicji i Bogdanowi skomunikować się. Metoda ta znana jest pod nazwą kwantowych powtarzaczy (ang. quantum repeaters) i jest nadzieją kwantowego Internetu.
Międzynarodowy zespół naukowców z ośrodków w Hiszpanii: Stefan Bӓuml i Andreas Winter, Danii: Matthias Christandl oraz Polski: Karol Horodecki zadali pytanie: Czy są metody na uzyskanie bezpiecznej komunikacji na dalekie odległości analogicznie do metody kwantowych powtarzaczy – kwantowe powtarzacze klucza (ang. quantum key repaters) ? A szczególnie, czy takie metody istnieją przy innych rodzajach zakłóceń, które nie pozwalają na wytworzenie stanów maksymalnie splątanych ? Przez bezpieczną komunikację rozumiemy taką, której osoba niezaufana nie można podsłuchać. Próbując odpowiedzieć na powyższe pytanie naukowcy dotarli do granic komunikacji zabezpieczanej przez niezawodną fizyczną teorię - mechanikę kwantową. W pracy pod tytułem „Limitations on quantum key repeaters” autorzy pokazują fundamentalne ograniczenia na wydajność takich metod. Jak czytamy w artykule, są sytuacje, w których, mimo że Alicja i Cezary mogą komunikować się bezpiecznie, jak również Cezary i Bogdan mają bezpieczne połączenie, nie istnieje metoda pozwalająca wytworzyć wydajne i bezpieczne połączenie kryptograficzne między Alicją i Bogdanem.
